貴州省夜郎湖水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)研究

孟凡麗

1 水庫(kù)自然環(huán)境概況

夜郎湖水庫(kù)建于1989年，位于黔中地區(qū)西部的普定縣境內(nèi)，屬三岔河流域，行政區(qū)劃隸屬貴州省安順市;夜郎湖流域面積為5 871 km2，占三岔河流域面積的80.8%，壩址以上河長(zhǎng)240 km。水面面積21.6 km2，庫(kù)長(zhǎng)42 km，湖面最寬處2.5 km，最窄處60 m，總庫(kù)容4.2×108m3，正常蓄水3.77×108m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容2.67×108m3，死庫(kù)容1.1×108m3，年均過水量38×108m3，現(xiàn)有電站裝機(jī)容量7.5×104kW，夜郎湖水庫(kù)具有飲用、發(fā)電、農(nóng)灌、旅游、養(yǎng)殖、工業(yè)用水等功能。

2 水庫(kù)水質(zhì)狀況

2.1 水庫(kù)水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)結(jié)果

水質(zhì)評(píng)價(jià)采用單項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)率統(tǒng)計(jì)和綜合污染指數(shù)計(jì)算兩種方法，所用水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)引自《貴州省環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書》［1］。

(1)單項(xiàng)指標(biāo):

按照GB 3838—2002標(biāo)準(zhǔn)中水環(huán)境功能區(qū)監(jiān)測(cè)分析要求，在2001—2010年所監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)中，除總氮、總磷和石油類3項(xiàng)外，其它各項(xiàng)均低于GB 3838—2002標(biāo)準(zhǔn)中Ⅲ類水環(huán)境功能區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)限值，其中，總氮指標(biāo)超標(biāo)倍數(shù)最高達(dá)4倍。在2005—2010年枯、豐、平各期，所監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB 3838—2002標(biāo)準(zhǔn)中Ⅲ類水環(huán)境功能區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)限值，水質(zhì)處于良好狀態(tài)。

(2)綜合污染指數(shù):

綜合污染指數(shù)計(jì)算公式:

式中:P——污染指數(shù);

n——參評(píng)項(xiàng)目數(shù);

Pi=Ci/Ci0

其中Ci、Ci0分別為第i項(xiàng)污染物實(shí)測(cè)濃度與相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，單位均為mg/L。

通過計(jì)算夜郎湖水庫(kù)2001—2010年的綜合污染指數(shù)，按照水質(zhì)污染程度劃分列表對(duì)各年度進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見表1。

表1 夜郎湖水庫(kù)2001—2010年度綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

由表1看出，2001—2010年度夜郎湖水庫(kù)水質(zhì)綜合污染指數(shù)在0.415～0.635間變化，有三個(gè)年度污染級(jí)別為中度污染，其余年份均為輕度污染。

2.2 水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

2.2.1 評(píng)價(jià)方法

水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)采用修正卡森營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，湖庫(kù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算公式如下［2］:

式中:TLI(∑)—綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);

Wj—第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重;

TLI(j)—代表第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以chl-a作為基準(zhǔn)參數(shù)，則第j種參數(shù)歸一化的相關(guān)權(quán)重計(jì)算公式為:

式中:rij—第j種參數(shù)與chl-a的相關(guān)系數(shù); m—評(píng)價(jià)參數(shù)的個(gè)數(shù)。

采用0～100系列連續(xù)數(shù)值進(jìn)行湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)。其營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)級(jí)別分為:貧營(yíng)養(yǎng)、中營(yíng)養(yǎng)、輕度富營(yíng)養(yǎng)、中度富營(yíng)養(yǎng)、重度富營(yíng)養(yǎng)等五級(jí)，湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)水質(zhì)類別與評(píng)分值對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2。

表2 湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)水質(zhì)類別與評(píng)分值對(duì)應(yīng)表

2.2.1 評(píng)價(jià)結(jié)果

因監(jiān)測(cè)資料缺少葉綠素和透明度兩個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，本文根據(jù)葉綠素、透明度與總磷的關(guān)系［3］，計(jì)算葉綠素和透明度兩個(gè)指標(biāo)數(shù)值，再進(jìn)行評(píng)價(jià)，2001—2010年夜郎湖水庫(kù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化情況見圖1。

圖1 夜郎湖水庫(kù)2001—2010年綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化

2001—2010年夜郎湖水庫(kù)總體水質(zhì)處于“良好”水平，綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)介于31.3～38.8之間，均為中營(yíng)養(yǎng)化水平;從單項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)方面來看，總氮單項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)值達(dá)到重度營(yíng)養(yǎng)級(jí)別的有兩年，表明其水質(zhì)已經(jīng)受到含氮污染物的重度污染;總磷單項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)值均在中營(yíng)養(yǎng)級(jí)別范圍內(nèi)，水質(zhì)受到含磷污染物的影響較小。

3 水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)研究

3.1 研究方法

衡量環(huán)境污染變化趨勢(shì)最常用的方法是Daniel的趨勢(shì)檢驗(yàn).它使用了spearman秩相關(guān)系數(shù)法［4］。首先列出時(shí)間周期Y1，Y2，Y3，……，YN和它們的相應(yīng)值X(即年均值C1，C2，C3，……，CN)，由小至大排列，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)用的秩相關(guān)系數(shù)按下式計(jì)算:

式中:rs——秩相關(guān)系數(shù);

di——變量Xi和變量Yi的差值;

Xi——周期i～N濃度值由小至大排列的序號(hào);

Yi——按時(shí)間排列的序號(hào)。

計(jì)算后，將秩相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值同spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表(顯著水平為0.05)中的臨界值Wp進(jìn)行比較。如果 rs＞W(wǎng)p則表明變化趨勢(shì)有顯著意義，如果是負(fù)值，則表明為下降趨勢(shì)。

3.2 研究結(jié)果

根據(jù)公式(4)、(5)對(duì)夜郎湖水庫(kù)2001—2010年綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)研究計(jì)算，得出秩相關(guān)系數(shù)為0.297，由此看出，近10年來夜郎湖水庫(kù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈上升趨勢(shì)，但無顯著意義，這與富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示的夜郎湖水庫(kù)2001—2010年富營(yíng)養(yǎng)化多為中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)相吻合。

4 結(jié)語

(1)2001—2010年度夜郎湖水庫(kù)水質(zhì)處于良好狀態(tài)，其綜合污染指數(shù)在0.415～0.635間變化，有三個(gè)年度污染級(jí)別為中度污染，其余年份均為輕度污染;

(2)2001—2010年夜郎湖水庫(kù)總體水質(zhì)處于“良好”水平，綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)介于31.3～38.8之間，均為中營(yíng)養(yǎng)化水平;

(3)采用spearman秩相關(guān)系數(shù)法分析知，近10年來夜郎湖水庫(kù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈上升趨勢(shì)，但無顯著意義，這與富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示的夜郎湖水庫(kù)2001—2010年富營(yíng)養(yǎng)化多為中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)相吻合。

［1］貴州省環(huán)境保護(hù)廳.貴州省環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書［R］.貴陽: 2001-2010.

［2］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.中國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化及其防治研究［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2001.

［3］金相燦，屠清瑛.湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范(第二版)［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1990.

［4］孫山澤等.概率與統(tǒng)計(jì)(第二版)［M］.北京:科學(xué)出版社，2002.